Ahora que conocemos los conceptos de corriente, tensión y potencia podemos seguir explicando otros temas. Ya conocemos que la corriente recorre todo el circuito y que la tensión es la energía requerida para mover esa corriente a través de cada elemento del circuito. Ahora bien, un circuito eléctrico está compuesto por una red de componentes interconectados unos con otros de alguna forma determinada para realizar alguna tarea. Estos componentes se clasifican en dos categorías básicas: componentes pasivos y componentes activos.
Un componente activo es aquel capaz de suministrar energía durante un tiempo infinito (idealmente), y si no es así entonces se trata de un elemento pasivo. El siguiente tema que vamos a explicar es el de los componentes pasivos. Hay tres componentes pasivos principales: la resistencia, el capacitor y el inductor (o bobina). En esta ocación empezaremos con el más común de estos tres, la resistencia.
La resistencia es el elemento pasivo más simple de todos pero es uno de los más importantes en un circuito eléctrico. La resistencia se mide en ohms (Ω) y se suele representar con la letra R.
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| Resistencia de carbón de 1kΩ |
La resistencia es en realidad una constante de proporcionalidad entre la tensión (V) y la corriente (I), de lo cual se deriva la Ley de Ohm. Esta ley establece que la tensión entre los extremos de materiales conductores es directamente proporcional a la corriente que fluye a través del material. De forma matemática, la Ley de Ohm establece que V = RI.
Ahora bien, la Ley de Ohm es una relación meramente ideal donde el comportamiento de R es completamente lineal, sin embargo en la realidad no sucede así. Las resistencias reales son lineales solamente dentro de ciertos límites pues se ven afectadas por la temperatura y otros factores ambientales, o bien, por ciertos niveles de tensión, corriente o frecuencia. Por suerte para nosotros, estos comportamientos no lineales solamente se presentan en aplicaciones muy específicas las cuales difícilmente nos afecten en nuestros pequeños proyectos.
La imagen anterior muestra el módelo de resistencia más común que podemos encontrar en cualquier tarjeta de circuito impreso, se trata de una resistencia de carbón. Las resistencias comerciales se crean de diferentes materiales, capacidades, tamaños y formas, aunque para nuestros futuros proyectos seguramente nos bastará utilizar resistencias como la mostrada.
Las resistencias son elementos que disipan potencia en forma de calor, en consecuencia, tenemos que usar resistencias con capacidades de absorción de potencia suficientes para manejar la corriente y/o tensión sobre ella. Por ejemplo, si para nuestro proyecto, pasa por una resistencia una corriente de 1A con una caída de tensión de 1V, entonces en esa resistencia habrá un 1W, es decir que la resistencia debe poder soportar esa potencia. Si usamos una con capacidad de disipación menor, por ejemplo 0.5W entonces el elemento se sobrecalentará y se fundirá. Eso es lo que sucede con nuestra termoducha cuando ya no calienta el agua y es porque la resistencia interna se quemó por sobrecalentamiento.
La potencia disipada por una resistencia la podemos calcular directamente si sustituimos la Ley de Ohm que acabamos de conocer en la ecuación que ya conocemos: P = VI. De esta manera tendríamos que P = VI = I2R = V2/R.
Usos y aplicaciones
Usos y aplicaciones
Ahora que ya sabemos que es una resistencia (por lo menos de forma general) vamos a conocer algunas de las principales aplicaciones de estos componentes. La primer aplicación que nunca falta es como protección para los LEDs (Diodo Emisor de Luz, en otro post futuro hablaré de los diodos). Sin una resistencia es seguro que el LED se quemará por exceso de corriente y/o tensión. En este caso la resistencia se encarga de absorber la energía sobrante de forma que el LED solamente "toma" lo que necesita y el resto se lo "deja" la resistencia.
Otra aplicación típica es usar las resistencias como divisor de tensión. Un divisor de tensión se forma por dos resistencias conectadas en serie, es decir una detras de otra, y se toma como salida el punto medio entre estas. Así, si tenemos una alimentación de 10V pero en algún punto del circuito necesitamos una que haya una tensión de 5V podemos utilizar un divisor de tensión para generar los 5V necesarios.
Otra aplicación común es utilizar las resistencias como resistencias de pull-up o pull-down. Este uso es en circuitos donde normalmente necesitamos que haya una tensión alta o una tensión baja (pull-up o pull-down respectivamente) pero que en ciertos momentos en esa línea donde la tensión es alta, la tensión baja por alguna otra señal. Lo mismo si la línea tiene una tensión baja normalmente pero en algún momento otra señal hace que la tensión suba. Este comportamiento sucede muy frecuente en circuitos digitales. La resistencia en este caso lo que hace es evitar que haya un cortocircuito ya que por dichas líneas las tensiones cambian, y son líneas que se interconectan con otras que van hacía varios dispositivos.
También es común usar resistencias para proteger transitores, un transistor es un tipo de semiconductor que se utiliza básicamnete como un interruptor o bien como un amplificador de señal (más adelante hablaré de él).
Existe también un tipo de resistencia variable llamada potenciometro. Un potenciometro tiene tres terminales de forma que entre los extremos siempre habrá la resistencia total del potenciometro pero entre un extremo y la terminal central la resistencia varía (aumentando o disminuyendo) la resistencia según como se mueva el cursor, que no es más que una perilla que gira en ambos sentidos. Este tipo de resistencia se usa para ajustar el volumen de grabadoras y otros equipos de sonido, aunque ya ha dejado de ser tan frecuente pues ahora existen potenciometros digitales. Los potenciometros en general se usan como divisores de tensión variables para ajustar la tensión de entrada de algún dispositivo y así variar el comportamiento del circuito según las condiciones que se presenten.
Otra aplicación típica es usar las resistencias como divisor de tensión. Un divisor de tensión se forma por dos resistencias conectadas en serie, es decir una detras de otra, y se toma como salida el punto medio entre estas. Así, si tenemos una alimentación de 10V pero en algún punto del circuito necesitamos una que haya una tensión de 5V podemos utilizar un divisor de tensión para generar los 5V necesarios.
Otra aplicación común es utilizar las resistencias como resistencias de pull-up o pull-down. Este uso es en circuitos donde normalmente necesitamos que haya una tensión alta o una tensión baja (pull-up o pull-down respectivamente) pero que en ciertos momentos en esa línea donde la tensión es alta, la tensión baja por alguna otra señal. Lo mismo si la línea tiene una tensión baja normalmente pero en algún momento otra señal hace que la tensión suba. Este comportamiento sucede muy frecuente en circuitos digitales. La resistencia en este caso lo que hace es evitar que haya un cortocircuito ya que por dichas líneas las tensiones cambian, y son líneas que se interconectan con otras que van hacía varios dispositivos.
También es común usar resistencias para proteger transitores, un transistor es un tipo de semiconductor que se utiliza básicamnete como un interruptor o bien como un amplificador de señal (más adelante hablaré de él).
Existe también un tipo de resistencia variable llamada potenciometro. Un potenciometro tiene tres terminales de forma que entre los extremos siempre habrá la resistencia total del potenciometro pero entre un extremo y la terminal central la resistencia varía (aumentando o disminuyendo) la resistencia según como se mueva el cursor, que no es más que una perilla que gira en ambos sentidos. Este tipo de resistencia se usa para ajustar el volumen de grabadoras y otros equipos de sonido, aunque ya ha dejado de ser tan frecuente pues ahora existen potenciometros digitales. Los potenciometros en general se usan como divisores de tensión variables para ajustar la tensión de entrada de algún dispositivo y así variar el comportamiento del circuito según las condiciones que se presenten.
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| Potenciometro |
Finalmente, con esta pequeña descripción de la resistencia conocemos el primer elemento pasivo de tres principales. Espero hayan comprendido el concepto de la Ley de Ohm ya que es algo que se empleará en cualquier proyecto que desarrollemos. Sobre las aplicaciones que mencioné, esas son las más comunes que se me vienen a la mente pero hay muchísimas más que iremos conociendo conforme ganemos experiencia en nuestros proyectos prácticos. Por ahora concentremonos en conocer lo básico sobre estos elementos. En el siguiente post hablaré sobre el segundo componente pasivo: el capacitor. ¡Recuerden visitar el lab con frecuencia!
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